Khoa học công nghệ ngành Công Thương

Thứ hai, 05/12/2022 | 02:29

Thứ hai, 05/12/2022 | 02:29

Giải thưởng

Cập nhật lúc 07:31 ngày 21/03/2021

Việt Nam nghiên cứu thành công công nghệ thu gom và xử lý khí đồng hành

Tính đến 31 tháng 12 năm 2019, Liên doanh Việt - Nga Vietsovpetro đã thu gom, xử lý và cung cấp vào bờ hơn 33 tỷ mét khối khí đồng hành. Trong đó 22,129 tỷ mét khối khí từ Lô 09-1 phục vụ nhu cầu phát triển công nghiệm Khí, Điện, Đạm, Hóa dầu và dân sinh, tạo tiền đề tin cậy và nền tảng vững chắc để phát triển ngành công nghiệp khí.
Đuốc khí tại mỏ Bạch Hổ
Tận dụng năng lượng từ nguồn khí đốt bỏ
Đốt bỏ khí đồng hành gây lãng phí nguồn tài nguyên thiên nhiên. Ước tính, mỗi năm trên thế giới có khoảng 150 tỷ m3 khí đồng hành bị đốt bỏ, tương đương 10 tỷ USD doanh thu bán khí với mức giá 2 USD/triệu Btu.
Vào cuối thế kỷ XX, đầu thế kỷ XXI, các công ty khai thác dầu khí trên thế giới đã đẩy mạnh việc thu gom, xử lý và sử dụng khí đồng hành. Mỹ, Canada, Na Uy và các nước khác đã xây dựng ngành công nghiệp khí đồng hành với mức độ sử dụng lên đến 95% hoặc cao hơn.
Ở Việt Nam, khai thác dầu khí được Vietsovpetro thực hiện từ năm 1986 ở mỏ Bạch Hổ, Lô 09-1, ngoài khơi thềm lục địa Việt Nam. Quy hoạch mỏ ban đầu là không thu gom khí đồng hành mà đốt bỏ ở đuốc trên các giàn khai thác ngoài khơi. Tính đến năm 1995, Vietsovpetro đã đốt bỏ hơn 6 tỷ m3 khí đồng hành (tương đương 6 triệu tấn dầu quy đổi). Trong khi đó, tại thời điểm này, Việt Nam đang khủng hoảng năng lượng trầm trọng, hàng năm phải nhập khẩu một khối lượng lớn dầu DO/FO, phân đạm và LPG,...
Đốt bỏ khí đồng hành, không những làm mất đi nguồn tài nguyên không tái tạo có giá trị và nguồn lợi nhuận cao của quốc gia, mà còn ảnh hưởng rất lớn đến môi trường sinh thái, đến điều kiện sống của dân cư, nơi khai thác dầu khí. Thực tế đó đã thôi thúc tập thể những người làm dầu khí Vietsovpetro, thực hiện các nghiên cứu đưa ra các giải pháp sớm thu gom và sử dụng khí đồng hành, góp phần phát triển kinh tế - xã hội đất nước.
Trên cơ sở nghiên cứu cơ sở vật chất hiện có và thực trạng ở ngoài khơi mỏ Bạch Hổ, Vietsovpetro đã bắt tay nghiên cứu các giải pháp công nghệ “sớm thu gom và vận chuyển khí đồng hành mỏ Bạch Hổ vào bờ” trong điều kiện chưa có máy nén khí.
Kết quả, năm 1995, bằng những giải pháp khoa học công nghệ sáng tạo và đột phá, cải tiết kỹ thuật trong điều kiện thiếu thốn cơ sở vật chất, Vietsovpetro lại một lần nữa, tiên phong thực hiện thu gom sử dụng khí đồng hành và vận chuyển vào bờ, tạo nên bước nhảy vọt lớn thứ hai của ngành dầu khí Việt Nam.
Khí đồng hành là thành phần không mong muốn và thường bị đốt bỏ trên đuốc các giàn khai thác ngoài khơi 
Tính đến 31 tháng 12 năm 2019, Vietsovpetro đã thu gom, xử lý và cung cấp vào bờ hơn 33 tỷ mét khối khí đồng hành. Trong đó 22,129 tỷ mét khối khí từ Lô 09-1 phục vụ nhu cầu phát triển công nghiệm Khí, Điện, Đạm, Hóa dầu và dân sinh, tạo tiền đề tin cậy và nền tảng vững chắc để phát triển ngành Công nghiệp Khí.
Toàn bộ kết quả nghiên cứu khoa học công nghệ của tập thể những người làm dầu khí Vietsovpetro trong lĩnh vực khí được đúc kết trong cụm công trình “Nghiên cứu ứng dụng các giải pháp công nghệ trong thu gom, xử lý và sử dụng khí đồng hành ở các mỏ của Liên doanh Việt - Nga Vietsovpetro và các mỏ lân cận (phần ngoài khơi)”.
Thành công nhờ khoa học công nghệ
Theo T.S Tống Cảnh Sơn - Viện Nghiên cứu Khoa học và Thiết kế, Liên doanh Việt – Nga Vietsovpetro, căn cứ tình hình thực tế, để xây dựng được giàn nén ở ngoài khơi hay các trạm xử lý khí trước khi vào bờ dự kiến mất khoảng 8-10 năm. Sau khi nghiên cứu cơ sở vật chất hiện có và thực trạng ở ngoài khơi mỏ Bạch Hổ, Vietsovpetro đã nghiên cứu các giải pháp công nghệ “sớm thu gom và vận chuyển khí đồng hành mỏ Bạch Hổ vào bờ” trong điều kiện chưa có máy nén khí.
Theo đó, giải pháp sớm thu gom và vận chuyển 1,0 tr.m3/ngày vào bờ để đáp ứng nhu cầu của nhà máy nhiệt điện Bà Rịa đã được nhóm nghiên cứu thực hiện. Kết quả cho thấy, để vận chuyển lượng khí vào bờ thì áp suất khí tại đầu vào ở ngoài khơi phải ở mức 38-40 atm. Nhóm nghiên cứu đã thực hiện tách khí từ hỗn hợp dầu khí của các giếng khai thác tầng móng trên giàn nhẹ BK-2, thu được khoảng 1,0 triệu m3/ngày, ở áp suất 38-40 atm.
Tuy nhiên, khí tách ra trên BK-2 có nhiệt độ 90-100oC, áp suất 38-40 atm, được vận chuyển vào bờ, theo đường ống Bạch Hổ - Bờ, đặt dưới đáy biển, có nhiệt độ trung bình khoảng 22-25oC, khi đến bờ do bị làm lạnh (khi vận chuyển ngầm ở đáy biển) chất lỏng tách trong hệ thống đường ống. Khí vào bờ ở dạng 2 pha (lỏng-khí), không đáp ứng yêu cầu nhiên liệu của nhà máy nhiệt điện Bà Rịa. Do đó, nhóm thực hiện đã nghiên cứu giải pháp làm khô khí trước khi đến nhà máy nhiệt điện Bà Rịa bằng cách cho dòng khí đi qua đường ống ngầm ngoài khơi để chất lỏng tách ra, sau đó đi ngược lại giàn nhẹ BK-2 để xử lý và thu lại dạng 01 pha (khí khô) được đưa vào đường ống Bạch Hổ - Dinh Cố và dẫn đến nhà máy nhiệt điện Bà Rịa. Như vậy, khí đến nhà máy nhiệt điện Bà Rịa có nhiệt độ từ 22-25oC ở dạng khí khô, đáp ứng được yêu cầu nhiên liệu cho nhà máy nhiệt điện Bà Rịa.
Một thành công lớn của đội ngũ cán bộ kỹ thuật của Vietsovpetro là đã nghiên cứu sử dụng bộ phối trộn Ejector để hòa dòng khí áp suất cao 100 atm với dòng khí áp suất thấp 28 atm để có dòng khí trung áp 58 atm đủ để vận chuyển vào bờ 2,0 triệu m3/ngày, phục vụ nhiên liệu cho nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ.
“Có thể nói, Ejector mà Vietsovpetro nghiên cứu và đề nghị lắp đặt tại thời điểm đó là thiết bị phối trộn khí lớn nhất từ trước đến nay trên thế giới được áp dụng lắp đặt ngoài khơi, trên các công trình biển, để vận chuyển khí đi xa.” - T.S Tống Cảnh Sơn nhấn mạnh
TS. Tống Cảnh Sơn – Phó Chánh Kỹ sư phụ trách KHCN, Viện Nghiên cứu Khoa học và Thiết kế, Liên doanh Việt – Nga Vietsovpetro
Ngoài việc thu gom khí để vận chuyển vào bờ nhóm nghiên cứu đã đưa ra được các giải pháp công nghệ sử dụng khí đồng hành tại các mỏ của Vietsovpetro, bao gồm: Sử dụng khí đồng hành để khai thác dầu khí bằng gaslift không dùng máy nén; sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ turbin khí, phát điện tại các công trình dầu khí ở mỏ Bạch Hổ và Rồng và sử dụng để thay thế nhiện liệu FO, DO để gia nhiệt cho dầu trên các giàn công nghệ, trên tàu chứa dầu. Kết quả từ quá trình nghiên cứu này tiếp tục đánh dấu một bước ngoặt lớn khi đã giúp Vietsvpetro sử dụng hoàn toàn khí đồng hành làm nhiên liệu cho động cơ phát điện trên các công trình biển của Lô 09-1 (từ năm 2012).
Có thể nói, khả năng nghiên cứu khoa học kỹ thuật của đội ngũ kỹ thuật Vietsovpetro trong điều kiện thiếu cơ sở vật chất, ít được tiếp cận các công nghệ tiên tiến của thế giới, đã sáng tạo ra một tổ hợp các giải pháp công nghệ mới để thu gom, xử lý và sử dụng khí đồng hành. Từ đó, tạo tiền đề tin cậy và nền tảng vững chắc để phát triển ngành công nghiệp khí. 
Mang lại hiệu quả thiết thực
Việc nghiên cứu và sử dụng hiệu quả khí đồng hành ở các mỏ của Liên doanh Việt - Nga Vietsovpetro nhờ áp dụng các giải pháp KH&CN đã và đang đem lại lợi ích kinh tế, xã hội to lớn. 
Theo đó, giải pháp sớm đưa khí đồng hành về bờ và giải pháp sử dụng Ejector để tăng lưu lượng khí vận chuyển vào bờ đến 2 triệu m3 khí/ngày đã thu được hiệu quả kinh tế trên 4000 tỷ đồng. Ngoài ra, trong giai đoạn 2013- 2019 với các giải pháp sử dụng khí đồng hành cho Turbin khí thay thế hệ thống máy phát điện Diesel và giải pháp thu gom khí tại tàu chứa dầu làm nhiên liệu đốt nồi hơi thay thế dầu FO, đã tiết kiệm  trên 4,5 nghienf tỷ đồng chi phí vận hành. 
Với hiệu quả và ý nghĩa thiết thực đem lại, công trình đã giành được giải A, Giải thưởng khoa học và công nghệ dầu khí lần thứ II, năm 2020. Được tặng bằng độc quyền sáng chế số 4580, do Сục Sở hữu trí tuệ Bộ Khoa học và Công nghệ cấp năm 2004 cho “Phương pháp và thiết bị để xác định vị trí rò rỉ của các ống dẫn ngầm dưới biển hoặc dưới nước”. Ngoài ra, 26 giải pháp tiêu biểu của cụm công trình đã được lãnh đạo Vietsovpetro công nhận là sáng kiến – hợp lý hóa sản xuất.
Thành công của cụm công trình cứu đã giúp sử dụng hiệu quả được trên 90% khí đồng hành mà trước đó 100% phải đốt bỏ ngoài khơi. Đồng thời, đã mở ra những cơ hội lớn trong đầu tư và phát triển thu gom khí đồng hành từ các mỏ dầu lân cận của PVN và các đối tác đang và sẽ khai thác dầu khí tại thềm lục địa Việt Nam. 
Khí đồng hành (tiếng Anh: associated gas) là khí tự nhiên được tìm thấy cùng dầu thô, có thể ở dạng hoà lẫn với dầu thô hoặc tạo thành không gian phía trên lớp dầu thô trong mỏ dầu.
Khí đồng hành khi được tách khỏi dầu thô là hỗn hợp chủ yếu gồm etan (C2H6), propan (C3H8), butan (C4H10) và pentan (C5H12). Ngoài ra còn những tạp chất không mong muốn như nước, sulfua hiđrô (H2S), CO2, Helium (He), Nitơ (N2) và một số tạp chất khác.
Trong quá khứ loại khí này là thành phần không mong muốn và thường bị đốt bỏ. Kể cả tới năm 2003, việc đốt bỏ vẫn ở khối lượng lớn, hàng ngày có đến 10-13 tỷ feet khối trên toàn thế giới. Tuy nhiên, với tiến bộ của công nghệ, giá thành dầu thô và khí tự nhiên tăng lên và các ứng dụng của khí tự nhiên trở nên phổ biến, khí đồng hành được tận dụng và trở thành nguồn nguyên liệu mang lại hiệu quả cao.
Cụm công trình “Nghiên cứu ứng dụng các giải pháp công nghệ trong thu gom, xử lý và sử dụng khí đồng hành ở các mỏ của Liên doanh Việt - Nga Vietsovpetro và các mỏ lân cận (phần ngoài khơi)” đã được Bộ Công Thương đề xuất xét tặng Giải thưởng Nhà nước về Khoa học  và Công nghệ đợt 6. 
Mai Anh
lên đầu trang